DE2751672A1

DE2751672A1 - Abtastvorrichtung zum feststellen der tonerkonzentration in einem entwicklergemisch

Info

Publication number: DE2751672A1
Application number: DE19772751672
Authority: DE
Inventors: Joseph T Sund
Original assignee: AB Dick Co
Current assignee: AB Dick Co
Priority date: 1976-11-19
Filing date: 1977-11-18
Publication date: 1978-05-24
Also published as: US4064834A; CA1080799A; GB1559714A; JPS5364530A

Description

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Anmelder; A.B. Dick Company

5700 West Touhy Avenue Chicago, 111. 60648, USA

Titel: Abtastvorrichtung zum Feststellen

der Tonerkonzentration in einem Entwicklergemisch

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Beschreibung

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Abtastvorrichtung

zum Feststellen der Tonerkonzentration in einem Entwicklergemisch

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Peststellen und Regulieren der Tonerkonzentration in einem Entwicklergemisch, das in einem xerographisehen oder ähnlichen Vervielfältigungsgerät zum Entwickeln von Ladungsbildern benutzt wird.

Es ist in der Fachwelt bekannt, daß die richtige ionerkonzentr ation in einem Entwickler gemisch aus sowohl Tonerais auch Trägerteilchen, das zum Entwickeln von latenten elektrostatischen Bildern an einem lichtleitenden oder ähnlichen Ladungsbildträger in einem xerographisehen Vervielfältigungsgerät benutzt wird, für die Güte der hergestellten Kopien von Wichtigkeit ist. Zum Überwachen und Regulieren der Tonerkonzentration eines Entwicklergemischs in einem Vervielfältigungsgerät sind der Fachwelt viele verschiedene Vorrichtungs-Typen bekannt. Bei einer bekannten Vorrichtung wird eine Probe des Entwicklergemische über Nesa-Glas geleitet, ein von der PPG Industries, Ine, Pittsburgh, Pa./USA hergestelltes elektrisch leitendes Glas,

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das üblicherweise als Vereisungs- und Nebelschutz für Flugzeuge, Schiffe, Eisenbahn, Omnibusse und andere Kraftfahrzeuge verwendet wird. Dieses Nesa-Glas ist mit einem Bildmuster versehen, das aufgeladen und mit dem Entwicklergemisch entwickelt wird. Nach dem Entwickeln durch das Nesa-Glas durchfallendes Licht zeigt die Dichte des Toners und daher die Tonerkonzentration im Entwicklergemisch an. Die Tonerkonzentration wird dazu benutzt, das Nachfüllen von Toner in das Entwicklergemisch in der Entwicklungsvorrichtung des Vervielfältigungsgerätes zu steuern.

Für die Bestimmung der Tonerkonzentration eines Entwicklergemischs sind der Fachwelt auch andere Vorrichtungen bekannt. Bei diesen Vorrichtungen wird der Widerstand oder die Induktanz des Entwicklergemischs mittels einer elektrischen Schaltungsanordnung gemessen und dadurch die Tonerkonzentration des Entwicklergemischs bestimmt.

Wenngleich die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen eine Angabe der Tonerkonzentration in einem Entwicklergemisch, das sowohl Toner- als auch Trägerteilchen enthält, überwiegend in zufriedenstellender Weise liefern, weisen sie doch bestimmte Nachteile auf, die ihre Zweckmäßigkeit einschränken. Bei der an erster Stelle genannten Vorrichtung muß zur Bestimmung der Tonerkonzentration eine Probe mit dem Entwickler gemisch entwickelt werden. Somit muß das Glas nach dem Entwickeln von dem Entwickler gemisch gereinigt werden, um es für die nächste Probeentwicklung vorzubereiten. Das ist zeitraubend. Auch werden Lichtquellen und beschichtetes Nesa-Glas benötigt, die teuer sein können. Bei den Widerstands- oder Induktanz-Meßvorrichtungen ist für die Ausführung des Meßvorganges eine verhältnismäßig komplexe Schaltungsanordnung erforderlich.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile zu überwinden.

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Eine Entwicklungsvorrichtung für ein elektrostatisches Vervielfältigungsgerät, die mit einem triboelektrischen Entwicklergemisch aus Toner- und Trägerteilchen arbeitet, welches in einer Bewegungsbahn in Umlauf gehalten wird und dem in regelmäßigen Zeitabständen Toner zugesetzt werden muß, weist erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Peststellen und Regulieren der Tonerkonzentration im Entwicklergemisch auf. Diese Vorrichtung hat eine Fläche, die aus einem vom Entwicklergemisch triboelektrisch verschiedenen Werkstoff hergestellt ist und gegen das den Toner und die Trägerteilchen enthaltende Gehäuse elektrisch isoliert ist. Die Fläche ist im Strömungsweg angeordnet, so daß das Entwicklergemisch über sie hinwegströmt. Die elektrische Isolierung der Fläche gegen das System ist nur durch eine Impedanz unterbrochen, welche an sie und an die Masse des Systems angeschlossen ist. Bas Überströmen uer Fläche durch das von xhr triboelektrisch verschiedene Entwickler gemisch erzeugt einen Strom, der von ihr durch die Impedanz hindurch zum Gehäuse fließt. Dieser Strom wird zur Tonerkonzentration im Entwicklergemisch in Beziehung gesetzt. Eine auf einen im voraus bestimmten Wert der erzeugten Spannung ansprechende Einrichtung dient dazu, das Nachfüllen von Toner in das Entwicklergemisch zu steuern.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Merkmale der Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht im Schnitt einer Entwicklungsvorrichtung eines xerographischeη Vervielfältigungsgerätes mit einer Abtastvorrichtung für die Tonerkonzentration in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 2 eine Seitenansicht im Schnitt einer anderen Entwicklungsvorrichtung gemäß der Erfindung, und

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Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Schaltungeanordnung zum Steuern des Nachfüllens von Toner in das Entwieklergemisch der Entwicklungsvorrichtungen gemäß Fig. 1 und 2 entsprechend der Feststellung einer Spannung, die durch die Wechselwirkung zwischen dem Entwicklergemisch und einer erfindungsgemäßen, triboelektrisch verschiedenen Fläche auf triboelektrischem Wege erzeugt worden ist.

Ein xerographisches oder ähnliches Vervielfältigungsgerät hat gemäß Fig. 1 eine Entwicklungsvorrichtung 10, welche eine erfindungsgemäße Abtastvorrichtung 11 für die Tonerkonzentration aufweist.

Die Entwicklungsvorrichtung 10 hat eine Vielzahl von magnetischen "Bürsten-Walzen 12, 14, 16 und 18, die entlang dem Umfang einer lichtleitenden Trommel 20 angeordnet sind, an deren Oberfläche latente elektrostatische Bilder in herkömmlicher Weise erzeugt und durch die Entwicklungsvorrichtung 10 entwickelt werden. Sie "Bürsten^H-Walzen 12, 14, 16 und 18 der Entwicklungsvorrichtung 10 sind von herkömmlicher Ausbildung mit, wie am Beispiel der "Bursten"-Walze 12 gezeigt, einem drehbar gelagerten, nichtleitenden äußeren Zylinder 13, der eine Magnet-Baugruppe 15 umgibt, die am Umfang des Zylinders 13 ein im voraus festgelegtes Magnetfeld zum Aufnehmen und Transportieren von Entwicklergemisch erzeugt.

Sie vier zum EntwicleLn dienenden "Bürsten"-Walzen 12, 14, 16 und 18 der Entwicklungsvorrichtung 10 sind an einem nicht gezeichneten, zweckentsprechenden Gestell angeordnet. Sie sind von einem Gehäuse 22 umgeben, das einen Sammelbehälter 24 für Entwieklergemisch bildet, in dem das Toner und Trägerteilchen enthaltende Entwicklergemisch an die "Bürsten"-Walzen 12, 14, 16 und 18 zum Entwickeln der Ladungsbilder an der Trommel 20 abgegeben wird. Ser Toner und die Trägerteilchen, die das Entwieklergemisch bilden,

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sind von herkömmlicher Art, wobei der Träger aus Eisen-, Ferrit- oder ähnlihen Teilchen besteht.

Neben der obersten "Bürsten"-Walze 18 ist ein (Kreuz-)Mischer 23 angeordnet, der beim Rückströmen des Entwicklergemischs zum Sammelbehälter 24 für gute Durchmischung der Tonerund Trägerteilchen sorgt.

Im Betrieb wird Entwicklergemisch im Sammelbehälter 24 von einer fünften Walze, der Aufnehmewalze 26 magnetisch aufgenommen. Das Entwicklergemisch wird auf magnetischem Wege zur "Bürsten"-Walze 12 transportiert, an deren Oberfläche eine magnetische "Bürste" aus Entwicklergemisch gebildet wird. Von dort wird das Entwicklergemisch zur "Bürsten"-Walze 14 transportiert, wo eine weitere "Bürste" ausgebildet wird, und so fort bis zu den "Bürsten"-Walzen 16 und 18. Die "Bürsten" reiben an der Oberfläche der Trommel 20, und an das Ladungsbild daran wird Toner zum Entwickeln des Bildes angezogen.

Das Entwicklergemisch wird, wie mit dem Pfeil angegeben, an der Oberfläche herum zur "Bürsten"-Walze 18 geführt und in den Mischer 23 abgegeben. Das Entwickler gemisch strömt durch den Mischer 23 hindurch, wobei es über dessen Fläche hinwegströmt, und gelangt von dort wieder in den Sammelbehälter 24.

Die Mischer-Baugruppe ist gegen das Gehäuse 22 der Entwicklungsvorrichtung 10 durch eine nichtleitende Schicht elektrisch isoliert und so nicht elektrisch mit Masse verbunden. Die Mischer-Baugruppe ist aus einem leitenden Metall hergestellt, das vom in der Entwicklungsvorrichtung 10 verwendeten Entwicklergemisch triboelektrisch verschieden ist. Es ist jedoch nur erforderlich, daß der Werkstoff vom Entwicklergemisch triboelektrisch verschieden ist. Seine metallische Natur und Leitfähigkeit sind für die Arbeitsweise der Abtastvorrichtung nach der Erfindung nicht notwendig. Durch die Bewegung des Entwicklergemischs

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über die Fläche des Mischers 23 wird zwischen dieser und dem Entwickler gemisch Kontakt hergestellt und unterbrochen, um im Mischer 23 einen Stromfluß zu erzeugen. Der Strom wird über einen an die Mischer-Baugruppe angeschlossenen Leiter 28 durch einen Widerstand 30 hindurch an Masse geführt. Mit Masse ist die Masse des Systems oder des Gestells gemeint, d.h. das Potential des Gehäuses 22, das geerdet sein kann, aber nicht braucht. Der Stromdurchfluß durch den Widerstand 30 erzeugt an diesem eine Spannung, die sich mit einem entsprechenden, gemäß Fig. 1 und 2 angeschlossenen Voltmeter 32 feststellen läßt. Der Ausschlag des Voltmeters 32 zeigt somit den erzeugten Gleichstrom an. Selbstverständlich ist dieser Gleichstrom der Gleichstromspannung proportional, die durch das Überströmen der Fläche erzeugt wird. Es läßt sich zeigen, daß sich die Spannung und der Strom durch den Widerstand 30, die durch die Wechselwirkung zwischen dem triboelektrisch verschiedenen Entwicklergemisch und dem Werkstoff der Mischerfläche erzeugt werden, mit der Tonerkonzentration im Entwicklergemisch verändern.

Wenngleich das Entwicklergemisch, wie das Beispiel zeigt, bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Fläche eines (Kreuz-)Mischers einer Entwicklungsvorrichtung überströmt, wird der Mischer dabei nur aus praktischen Gründen benutzt. Für die Erzeugung einer Berührungs- oder Kontaktspannung läßt sich jede Fläche verwenden, die vom Entwicklergemisch triboelektrisch verschieden ist und gegen Masse elektrisch isoliert ist.

Die erfindungsgemäße Abtastvorrichtung für die Tonerkonzentration läßt sich ebenso gut mit Entwicklungsvorrichtungen anderer Typen verwenden. Fig. 2 zeigt eine Kaskaden-Entwicklungsvorrichtung 34 eines bekannten Typs mit einer erfindungsgemäßen Abtastvorrichtung 36 für die Tonerkonzentration. In der Entwicklungsvorrichtung 34 wird Entwicklergemisch von einem Förderer 38 nach oben gefördert,

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der von einem Motor 40 oder einer anderen zweckentsprechenden Antriebsvorrichtung antreibbar ist. Am oberen Umlenkpunkt des Förderers 38 wird das Entwicklergemisch auf eine Rutsche 42 abgegeben, von der aus es kaskadenartig über die Oberfläche der lichtleitenden Trommel 20 des xerographisehen Vervielfältigungsgerätes herabstürzt. Überschüssiges Entwicklergemisch wird in einen zugehörigen Sammelbehälter 46 zurückgeleitet, der am unteren Ende eines die Entwicklungsvorrichtung 34 umschließenden äußeren Gehäuses 50 ausgebildet ist. Der Toner, der als Bestandteil des Entwicklergemischs zum Entwickeln eines Ladungsbildes an der Oberfläche der Trommel 20 benutzt wird, ist in einer Tonerabgabevorrichtung 44 gespeichert und läßt sich je nach Bedarf in den Sammelbehälter 46 für Entwicklergemisch abgeben. Die Abgabe des Toners ist mit einer Sperre 48 steuerbar.

In der Entwicklungsvorrichtung 34 ist die Rutsche 42 gegen Masse elektrisch isoliert und aus einem Werkstoff hergestellt, der von dem in der Entwicklungsvorrichtung 34 verwendeten Entwicklergemisch triboelektrisch verschieden ist. Wenn das Entwicklergemisch unter Einwirkung der Schwerkraft über die Rutsche 42 hinwegströmt, wird somit ein Strom erzeugt, der eine mit dem Voltmeter 32 feststellbare Reibungs- oder Kontaktspannung hervorruft. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 fließt ein Strom durch den Leiter 28 und den Widerstand 30 zur Masse. Das mit dem Widerstand 30 parallelgeschaltete Voltmeter 32 stellt die Spannung fest, die von dem durch ihn fließenden Strom erzeugt wird. Diese Spannung oder Reibungsspannung ändert sich mit der Konzen-tr ation des Toners im Entwickler gern! seh.

Der festgestellte und durch die Wirkung des die triboelektrisch verschiedene Fläche überströmenden Intwicklergesdsehs erzeugte Spannungsausgang läßt sich dazu benutzen, das Nachfüllen von foner in das Entwickler gemisch bei sinkender Tonerkonzentration zu regulieren. Eine Möglichkeit,

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wie diese Regulierung vorgenommen werden kann, zeigt Fig. anhand einer Schaltungsanordnung, bei der eine automatische Dichtereguliereinheit 52 , die eine an sich bekannte normale Spannungsabtastschaltung enthalten kann, verwendet ist, um, wenn der Wert der Reibungsspannung einen im voraus bestimmten Wert erreicht, das Nachspeisen von Toner aus einem Tonervorratsbehälter, z.B. aus der Tonerabgabevorrichtung 44 (Fig. 2), in den Sammelbehälter 46 für Entwicklergemisch zu regulieren. Auf diese Weise läßt sich im Entwicklergemisch stets eine richtige Tonerkonzentration aufrechterhalten.

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Claims

ANSPRÜCHE

1. Entwicklungsvorrichtung (10; 34) zur Verwendung in oder für ein elektrostatisches Vervielfältigungsgerät zum Entwickeln von elektrostatischen Bildern an einer Fläche, z.B. an einer bildgerecht elektrostatisch aufgeladenen lichtleitenden Fläche einer Trommel (20, Fig. 1,2), mit einem Gehäuse (22; 50), das einen Einschluß bildet, in dem ein Entwi ekler gemisch aus Toner und Trägerteilchen entlang einer Bewegungsbahn (Fig. 1,2) der Trommelfläche zugeleitet und von dieser abgeleitet wird, um die Ladungsbilder daran zu entwickeln, dadurch gekennzeichnet , daß die Entwicklungsvorrichtung (10; 34) eine Abtastvorrichtung (11; 36) zum Feststellen der Tonerkonzentration mit einer in der Bewegungsbahn des Entwieklergemische angeordneten Fläche ((Kreuz-)Mischer 23; Ratsche 42) aufweist, die aus einem vom Entwieklergemisch triobelektrisch verschiedenen Werkstoff hergestellt und, mit Ausnahme einer Verbindungsimpedanz (Widerstand 30), gegen das Gehäuse (22; 50) elektrisch isoliert ist, und einen Stromfühler (Voltmeter 32) zum Abtasten des Wertes des durch die Impedanz (30) fließenden, durch die Bewegung des Entwi ekler gemische an der Fläche (23; 42) erzeugten triboelektrisehen Stroms in der Weise, daß die Änderung des genannten Stroms zu einer Änderung der Tonerkonzentration im Entwi ekler gemisch in Beziehung gesetzt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Tonerabgabevorrichtung (44) aufweist, die dem Entwicklergemisch zur Erhöhung der Tonerkonzentration darin Toner zuzusetzen vermag, einen Widerstand (30), durch den der genannte Strom als Gleichstrom

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fließt, und eine Steuereinrichtung (Dichtereguliereinheit 52) zum Steuern der Tonerabgabevorrichtung (44), die durch einen im voraus bestimmten, durch den Widerstand (30) fließenden Strom einschaltbar ist, um die Tonerabgabevorrichtung (44) zum Zusetzen von Toner zu betätigen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß in der Bewegungsbahn des Entwicklergemischs ein (Kreuz-)Mischer (23) zum Durchmischen der unter der Einwirkung der Schwerkraft strömenden Toner- und Trägerteilchen angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch g e k e η η zeichnet, daß eine "Magnetbürsten"-Einrichtung vorhanden ist, die eine Vielzahl von magnetischen Walzen (12, 14,16,18) zum kontinuierlichen Transportieren von Entwicklergemisch an die bildgerecht aufgeladene Fläche der Trommel (20) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch g e k e η η zeichnet , daß ein Förderer (38) vorhanden ist, der das Entwicklergemisch nach oben fördert und in eine Rutsche (42) abgibt, die das Entwicklergemisch an die bildgerecht aufgeladene Fläche der Trommel (20) leitet und die Fläche zum Erzeugen eines triboelektrischen Stromes ist.

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